Modulhandbuch Functional Materials

Transcription

M.Sc. Sustainable Materials –
Functional Materials
University of Freiburg
Einleitende Worte
Dieses Modulhandbuch dient als Einstiegshilfe und Leitfaden für das Studium im
Masterstudiengang Sustainable Materials – Profilrichtung Functional Materials (M.Sc.) in
Freiburg und. Es enthält allgemeine Informationen über die Universität Freiburg als
Studienort, sowie Sustainable Materials – Functional Materials (M.Sc.) als Studienfach.
Außerdem beinhaltet es einen Überblick über Struktur und Ablauf des Masterstudiengangs
Sustainable Materials – Functional Materials (M.Sc.) in Freiburg. Kernstück ist der
Modulkatalog, der die Details über die Lehrveranstaltungen der Module beinhaltet.
Das Modulhandbuch wurde mit Sorgfalt erstellt und bietet eine große Fülle an
Informationen in verständlicher Form. Eine Garantie auf Vollständigkeit oder Beantwortung
aller Fragen kann gleichwohl nicht gegeben werden. Falls Sie Fragen haben, die im
Modulhandbuch nicht beantwortet werden, so wenden Sie sich vertrauensvoll an die
Anlaufstellen, die im Anhang genannt werden. Ergänzungen und Korrekturvorschläge sind
willkommen.
Zur
besseren
Lesbarkeit
wird
darauf
verzichtet,
weibliche
und
männliche
Personenbezeichnungen im vorliegenden Katalog zu nutzen. In allen Fällen
geschlechterspezifischer Bezeichnungen sind sowohl Frauen als auch Männer gemeint.
Stand: 30. Oktober 2015
Inhaltsverzeichnis
Einleitende Worte ....................................................................................................................... 2
1. Modulbeschreibungen ......................................................................................................... 3
2. Anhang .............................................................................................................................. 27
10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials
2
1.
Modulbeschreibungen
Modul/module
Praktikum Inorganic and Organic Functional
Materials
Fach/department:
Chemie
Empfohlenes Semester/
1. und 2. FS
6 ECTS CP
recommended semester:
Lehrveranstaltungen/units
a. Praktikum Inorganic Functional Materials
(Prof. Fischer) (4 ECTS)*
b. Praktikum Organic Functional Materials
(Prof. Esser) (2 ECTS)*
Turnus/rotation
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
Pr
75 h
45 h
P
5
Pr
30 h
15 h
P
2
a. Jedes SS
b. Jedes WS
Dozenten/teachers
Die Dozenten der Fakultät für Chemie
Modulverantwortlicher
/ responsible person
Prof. Fischer für Inorganic Functional Materials
Sprache/language
Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Keine
Lernziele/goals
In diesem Modul sollen die Studierenden mit der praktischen
Durchführung typischer Materialsynthesen vertraut gemacht werden.
Auch die Charakterisierung der synthetisierten Materialien soll eine
zentrale Rolle in diesem Modul einnehmen um somit, das in der
Vorlesung erlangte theoretische Wissen, an konkreten Beispielen in die
Praxis umsetzen.
Lehrinhalt/contents
a.
Praktikum Inorganic Functional Materials (Prof. Fischer)
In diesem Praktikum sollen die vorgestellten Synthesekonzepte und
Charakterisierungsmethoden, welche in der Vorlesung „Inorganic
Functional Materials“ vorgestellt worden sind, konkret eingesetzt
werden. So sollen in einem „bottom-up“ Ansatz funktionale
Multikomponent-Systeme im Labormaßstab hergestellt werden und
deren Funktion getestet werden. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf
der Synthese von nanostrukturierten Systemen und deren
Anwendungen in der Katalyse bzw. Elektrokatalyse. Hierbei werden die
erlernten
Charakterisierungsmethoden
wie
Röntgenbeugung,
Schwingungsspektroskopie,
NMR,
Physisorption
und
Elektronenmikroskopie eingesetzt um die synthetisierten Materialien
im Detail zu charakterisieren.
c.
d.
e.
f.
b. Praktikum Organic Functional Materials Prof. Esser
In diesem Praktikum sollen die in der Vorlesung erlernten Konzepte
realisiert werden. Dabei wird z.B. ein organisches Funktionsmaterial
synthetisiert, mit den erlernten Methoden auf molekularer Ebene
charakterisiert und in ein Bauteil eingebaut werden.
Dieses wird abschließend mit der entsprechenden Methodik
charakterisiert und auf seine Funktion hin getestet werden.
3
Studien- und
Prüfungsleistungen/
exams
PL: Die in den praktischen Lehrveranstaltungen zu erbringenden
Prüfungsleistungen bestehen jeweils aus einem detaillierten Protokoll
über die durchgeführten praktischen Arbeiten (50%) und einer
mündlichen Prüfung über den Praktikumsstoff (50%). Die
Modulgesamtnote wird gemäß der ECTS Gewichtung berechnet.
4
Modul/module
Ergänzungsbereich I
Fach/department:
Chemie und Institut für Mikrosystemtechnik
1. FS
12 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
a.
b.
c.
d.
e.
Anorganische Chemie I (3+1 ECTS)
Anorganische Chemie III (5+1 ECTS)
Organische Chemie III (3+1 ECTS)
Physikalische Chemie II (4+2 ECTS)
Crystal Growth I (6 ECTS)
a) Crystal Growth Technology
b) Crystal Growth Methods I
VL + Üb
VL + Üb
VL + Üb
VL + Üb
VL+Pr
VL
Pr
45
60
45
60
60
30
30
h
h
h
h
h
h
h
75 h
120 h
75 h
120 h
120 h
60 h
60 h
WP
WP
WP
WP
WP
WP
WP
2+1
5+1
2+1
3+1
4
2
2
f.
g.
h.
i.
j.
Keramik, Metalle und Polymere (4 ECTS)
MST Technologies & Processes (5 ECTS)
MST Bauelemente (3 ECTS)
Festkörperphysik für MST (6 ECTS)
Thermoelektrik
VL + Üb
VL+Üb
VL
VL+Üb
VL
45
64
32
48
32
h
h
h
h
h
120 h
86 h
58 h
132 h
58 h
WP
WP
WP
WP
WP
3
4
2
3
2
Studiengangleitung
Dozenten/teachers
Die Dozenten der Fakultät für Chemie und Mikrosystemtechnik
Turnus/rotation
a.–e. WS
Sprache/language
Deutsch/Englisch
Voraussetzungen/
requirements
Aus der oben genannten Liste für Wahllehrveranstaltungen sind in
Absprache mit der Studiengangleitung mindestens 12 ECTS Punkte zu
erbringen. Hierbei muss sichergestellt sein, dass keine Veranstaltungen
belegt werden, die inhaltlich äquivalent zu Modulen/Veranstaltungen
des Erststudiums sind.
Lernziele/goals
Entsprechend der Definition des Ergänzungsbereichs sind die Lernziele
spezifisch zu sehen:
 Für Studierende mit materialspezifischer Vorbildung der Erwerb
des grundlegenden Verständnisses der Chemie
 Für Studierende mit chemischer Vorbildung der Erwerb des
grundlegenden Verständnisses der Werkstoffwissenschaften und
Mikrotechnologien
Lehrinhalt/contents
a. Anorganische Chemie I
Die Vorlesung beinhaltet die Chemie der Nichtmetalle und Ihrer
Verbindungen geordnet nach den Gruppen des Periodensystems.
Aufbauend auf die Veranstaltung a des Moduls AAC werden die dort
eingeführten grundlegenden Prinzipen und Konzepte zur Erklärung von
Struktur, Stabilität und Reaktivität der Verbindungen bei ausgewählten
Stoffklassen vertieft sowie Eigenschaften und Bedeutung der jeweiligen
Elemente und deren Verbindungen für die Technik sowie
großtechnische Synthesen behandelt. Die Stoffgebiet umfasst die
Chemie des Wasserstoffs, der Edelgase, der Halogene, Chalkogene,
Pentele, der leichten Tetrele (C, Si) und von Bor. Die bei den jeweiligen
Stoffklassen angewandten Prinzipien und Konzepte umfassen u. a.:
Säure-Base-Theorien nach Brønstedund Lewis, Molekülorbital-(MO-
5
)Theorie, VSEPR-Modell, Hypervalenz, Charge-Transfer-Komplexe,
Redoxreaktionen, Mehrzentrenbindungen, Wade-Regeln.
b. Anorganische Chemie III
Begleit-Vorlesung
zum
Anorganischen
Grundpraktikum.
Die
Grundlagen der im Praktikum selbst dargestellten Substanzen werden
vorgestellt und diskutiert,
Konzepte zum Verständnis der
physikalischen Eigenschaften vermittelt. In einem als Übung
abgehaltenen
Methodenkurs,
werden
die
Grundlagen
der
physikalischen Messverfahren, die im Praktikum eingesetzt werden,
vermittelt, d.h. Symmetrie, NMR-Spektroskopie, Schwingungsspektroskopie und Beugungsmethoden/Kristallographie.
c. Organische Chemie III
Die ca. ein Dutzend wichtigsten Reaktionen der Organischen Chemie,
wie Pericyclische Reaktionen, Diels-Alder-Reaktion und OlefinMetathese werden vermittelt.
d. Physikalische Chemie II
In der Vorlesung werden spezifischere Themen der Physikalischen
Chemie, wie das Planck'sches Strahlungsgesetz, Lichtelektrischer
Effekt, Comptoneffekt, Bohr’sches Atommodell, Radioaktivität,
Grundlagen
der
Spektroskopie,
Lambert-Beer'sches
Gesetz,
Röntgenstrahlung,
Wellenverhalten
von
Teilchen,
SchrödingerGleichung,
Heisenbergsche
Unschärferelation,
Tunneleffekt, einfache quantenmechanische Systeme, Drehimpuls,
Energieschemata, Mehrelektronenatome, Aufbau des Periodensystems,
Moleküle und chemische Bindung, Born- Oppenheimer Näherung, LCAO
Methode,
Molekülorbitaltheorie,
Magnetismus
von
Atomen,
Elektronenspinresonanz, Kernspinresonanz behandelt..
e. Crystal Growth I
Single crystals and single crystalline layers are at the heart of modern
technology, and their
synthesis is an important part of this curriculum. Two modules deal
exclusively with crystal growth, of which Crystal Growth I is the module
covering the basics and the most common growth techniques. Other
modules (e.g. Defects, the analytical modules) refer to the
knowledge gained in this module.
The students will be competent in choosing appropriate techniques
for a given crystal growth. The practical experience of doing crystal
growth enables them to avoid costly mistakes.
The individual qualifications and skills of the
module are specified below:
a) On the successful completion of this module part students define
the basics of crystal growth. They identify the different methods of
crystal growth regarding the phase transition and configurations.
They quantitatively predict the related physical as well as the
chemical processes and identify the problems of industrial crystal
growth techniques. They analyse the application of external fields
and the use of simulation tools.
A short overview of crystal growth basics and methods is given. The
overview is followed by a discussion of current aspects of bulk
crystal growth for scientific and commercial production. These
6
aspects are the use of external fields under high pressure and
gravity fields like microgravity.
The principles of thermodynamic equilibrium in growth systems are
introduced and examples are applied. The problems of large
industrial crystals and the solution with the use of simulation tools
are shown.
b) Students apply methods of crystal growth using the float zone
technique, aqueous solution growth, the gel or chemically induced
growth and the growth from the vapour phase. They examine the
different types of crystal growth methods and produce crystalline
materials.
This laboratory course introduces the students to the experiments
of crystal growth with several setups. The industrial used method of
float zone growth is one important part of this course. The other
growth methods are solution growth, gel or chemically induced
growth, and growth from the vapour phase.
f. Keramik, Metalle und Polymere
Die Vorlesung richtet sich an BSC-Studenten der Mikrosystemtechnik
im 5. Fachsemester und an Studenten anderer Fachrichtungen.
Inhalte:
1. Einführung (Besonderheiten und Bedeutung von Werkstoffen in der
MST)
2. Wiederholung wichtiger Grundlagen zur Thermodynamik und Kinetik
mit Beispielen zu Zustandsdiagrammen und zur Diffusion
3. Polymere (Polymerisation, Aufbau, Eigenschaften, Formgebung,
Anwendungen in der MST)
4. Keramiken (Aufbau, Strukturkeramiken, Funktionskeramiken,
Ferroelektrika, Piezoelektrika für Aktor- & Sensoranwendungen,
Verfahren der Pulvertechnologie)
5. Metalle (Herstellung, Anwendungsbeispiele, Galvanoformung)
6.
Bimetalle
und
Formgedächtnislegierungen
mit
Anwendungsbeispielen
7. Weich- und Hartmagnetische Werkstoffe, Magnetostriktion
8. Werkstoffe für die Datenspeicherung
g. MST Technologies & Processes (Prof.Reinecke)
It is the learning target that students will have a sound understanding of the
fundamentals of MEMS technologies. They will know:
•
•
•
•
the physical and technological background of microsystems processing
process flows for the fabrication of MEMS elements
principals of material sciences (silicon and other semiconductors)
principals of clean-room and vacuum technologies
Also the students will be able to apply this knowledge practically to own design
especially in the MST design laboratories.
7
The content of the course:
• overview of MEMS processing (silicon, polymers)
• mechanical, chemical and physical properties of silicon
• cleanrooms – layout, function and operational procedures
• lithographic methods: physical background, optical lithography,
ebeam lithography, x-Ray lithography
• vacuum technology, thin film and etching processes: physical and
chemical background, Oxidation, Doping, Implantation, Physical Vapor
Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Chemical etching
processes. Plasma and reactive ion etching (RIE)
• surface and bulk micromachinig (process chains)
• back end processing: wafer bonding, dicing
• assembly and packaging
h. MST Bauelemente (Prof. Wallrabe und Prof. Reinecke)
Das Ziel des Moduls ist die Vermittlung der physikalischen,
chemischen, elektrischen Funktionsweise grundlegender Bauelemente
der MST. Dabei werden aufbauend auf den zuvor vermittelten
Grundlagen typische, Sensoren, Aktoren und Systeme sowie deren
Prozessierung und Anwendung vorgestellt. Die Studierenden sollen
den Zusammenhang zwischen den Fertigungsprozessen und den
daraus abgeleiteten Funktionen eines Bauteils erlernen.
In der Vorlesung werden die wichtigsten und populärsten Systeme und
Bauelemente der Mikrosystemtechnik vorgestellt. Es wird auf die
Funktionsweise, die Fertigung und die Anwendung eingegangen. Ziel ist
es, den Studierenden die Möglichkeiten aber auch die Einschränkungen,
die sich aus den mikrotechnischen Fertigungsmethoden ergeben, zu
veranschaulichen. Immer wiederkehrende Designs und Tricks werden
darum ebenfalls gezeigt. Themen:
• Elektrostatische Aktoren
• Biegebalken
• Motoren/Getriebe/Zahnräder
• Optical MEMS
• Spektrometer
• Tastspitzen
• Hallsensoren
• RF-MEMS
i. Festkörperphysik
Die Teilnehmer erarbeiten sich ein grundlegendes Verständnis wichtiger
Phänomene der festen Materie. Sie lernen die Struktur und Stabilität
der Materie genauso wie ihre thermischen, elektrischen und
magnetischen Eigenschaften verstehen. Die Studierenden lernen mit
den theoretischen Konzepten quantitativ, d.h. rechnerisch, umzugehen.
Sie entwickeln ein Gefühl für die Anwendung der Eigenschaften der
Materie im mikrosystemtechnischen Kontext. Sie werden durch die
Lehrveranstaltung auf die nachfolgenden materialwissenschaftlichen
Lehrveranstaltungen
(Halbleiter,
Werkstoff-technologien
sowie
Keramiken, Metalle, Polymere) des Studiengangs Mikrosystemtechnik
vorbereitet.
1. Kristallgitter: Atomaufbau der Materie, Bravais-Gitter, Basis, WignerSeitz-Zelle, primitive Zelle, Kristallsysteme Symmetrien, kubische
Gitter, Gitterebenen, Miller-Indizes
2. Strukturaufklärung: Wellen für die Strukturaufklärung, reziprokes
Gitter,
Beugungsbedingugen,
Brillouin-Zonen,
experimentelle
Methoden: Laue-, Drehkristall- und Pulvermethode
8
3.
Bindungsverhältnisse
in
Kristallen:
Bindungsenergie,
Edelgasatomkristalle, Ionenkristalle, kovalente, metallische und
Wasserstoff-Bindung, Kompressibilität, Elastizitätsmodul
4. Gitterschwingungen und thermische Eigenschaften der Kristalle:
Kristall
als
Federmodell,
longitudinale
und
transversale
Schwingungsmoden
in
Kristallen,
Schallwellen,
Phononen,
Phononendispersionen, Planckverteilung, Zustandsdichte, phononische
spezifische Wärme, Einstein- und Debye-Modelle, Wärmeleitfähigkeit.
5. Elektronen im Kristall: Schrödingergleichung und Blochzustände
phänomenologisch, quasifreie Elektronen, Fermi-Verteilung und Fläche, Zustandsdichte, Wärmekapazität und elektrische Leitfähigkeit
quasifreier Elektronen, spezifischer Widerstand, Matthiessen-Regel,
stark gebundene Elektronen, Bänder, Bandlücken, Halbleiter,
Donatoren und Akzeptoren, n- und p-Halbleiter, Leitfähigkeit der
Halbleiter, optische Eigenschaften von Halbleitern.
6.
Magnetismus:
Magnetisches
Moment,
Dia-,
Paraund
Ferromagnetismus, Larmor-Diamagnetismus, Langevinsche Theorie
des Paramagnetismus, Ferromagnetismus wechselwirkender Dipole,
Bandferromagnetismus phänomenologisch.
In den Übungen werden die vorgelesenen Inhalte wöchentlich und
synchron mit den Vorlesungen vertieft. Die Studierenden gewinnen
dabei auch einen quantitativen Blick auf die in der Vorlesung
dargebotenen oft theoretischen Betrachtungen.
Durch die Übungen gewinnt man die Zulassung zur Prüfung, wenn man
als Teilnehmer oder Teilnehmerin
1. Zwei Drittel (66.666%) der Aufgaben im Lauf des Semesters
bearbeitet hat. Dies wird durch Ankreuzlisten und gelegentliches
Einsammeln der Übungen festgehalten bzw. überprüft.
2. Zusätzlich muss der Teilnehmer bzw. die Teilnehmerin eine
repräsentative Anzahl von Lösungen vor den anderen TeilnehmerInnen
vorgerechnet haben. Diese repräsentative Anzahl ergibt sich als
Quotient der Gesamtanzahl der Aufgaben während des Semesters und
der Anzahl der ÜbungsteilnehmerInnen in der Übungsgruppe.
Wird festgestellt, dass eine angekreuzte Aufgabe nicht vorgerechnet
werden kann oder in den eingesammelten Übungsblättern nicht
bearbeitet wurde, gilt dies als Täuschung und man verliert den
Anspruch auf Zulassung.
j. Thermoelektrik
Das Ziel des Moduls ist die Vermittlung der physikalischen, chemischen,
elektrischen Funktionsweise thermoelektrischer Bauelemente und
Systeme. Dabei werden aufbauend auf den vermittelten Grundlagen
typische Materialsysteme, Modultechnologien und Anwendungen
vorgestellt. Die Studierenden sollen den Zusammenhang zwischen der
Wirkungsweise, Modul- und Systemdesign, Fertigungsprozessen und
dem Einsatz thermoelektrischer Systeme wie Thermogeneratoren,
Peltier-Elemente und Thermocouples erlernen.
Thermoelektrische
Anwendungen
finden
sich
in
der
Temperaturmesstechnik, der Kalorimetrie, der Detektion von
Strahlung, der Kühl- und Heiztechnik und der direkten Konversion von
Wärmeenergie in elektrischer Energie, den Thermogeneratoren. In der
Vorlesung wird ein grundlegendes Verständnis thermoelektrischer
Effekte vermittelt und deren Abhängigkeit von verschiedenen
Materialeigenschaften wie zum Beispiel Seebeck- und PeltierKoeffizient, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit abgeleitet.
9
Es werden verschiedene Materialsysteme, die sich für die
Thermoelektrik besonders eignen, vorgestellt und im Hinblick auf
typische Anwendungen bewertet. Der Stand der Technik in der
Umsetzung dieser verschiedenen thermoelektrischen Materialien in
Module
und
Systeme
wird
vorgestellt.
Anhand
typischer
Anwendungsbeispiele
werden
Modellierung
und
Entwurf
thermoelektrischer Module erörtert.
Studien- und
exams
Es
müssen
mind.
12
ECTS
Punkte
erworben
werden.
PL: Die in den belegten Lehrveranstaltungen zu erbringenden
Prüfungsleistungen
gelten
als
unselbständige
Teile
der
Modulabschlussprüfung für das jeweilige Modul. Die Note der
Modulabschlussprüfung errechnet sich als der nach ECTS-Punkten
gewichtete Durchschnitt der Noten dieser Prüfungsteile.
Die Art der Prüfung wird jeweils von den Dozenten der jeweiligen
Veranstaltungen festgelegt sowie das Prüfungsergebnis an das
Prüfungsamt weitergeleitet.
10
Modul/module
Ringvorlesung Methoden der
Chemie
Fach/department:
Institut für Anorganische Chemie
1. FS
3 ECTS CP
Ringvorlesung Methoden der Chemie
(Prof. Hillebrecht, Prof. Fischer) 3 ECTS
Lehrform/
Type
VL + Üb
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
45 h
45 h
P/
WP
SWS
P
3
/responsible person
Prof. Fischer für Inorganic Functional Materials
Dozenten/teachers
Die Dozenten des Instituts für Anorganische und Analytische Chemie
Turnus/rotation
Jedes WS
Sprache/language
Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Keine
Lernziele/goals
Einführung in die am Institut für funktionelle Materialien eingesetzten
Charakterisierungsmethoden
Lehrinhalt/contents
Prof. Hillebrecht:
Nach einer Einführung in die für die Anwendung von
Beugungsmethoden und spektroskopischen Methoden notwendigen
Grundlagen der Symmetrielehre, wird die Röntgenbeugung detailliert
besprochen. Für die röntgenographische Phasenanalyse werden die
entsprechenden Datenbanken vorgestellt und deren Benutzung geübt.
Weitere am Institut vorhandene und im Rahmen des Praktikums
„Funktionelle Materialen“ eingesetzte spektroskopischen Methoden wie
Raman-, IR-, NMR-, UV-Vis-Spektroskopie, werden vorgestellt.
Weitere Charakterisierungsmethoden sind die Thermoanalyse,
Methoden zur Teilchengrößenbestimmung und zur Charakterisierung
des Adsorptionsverhaltens und der Leitfähigkeit. Im Rahmen der mit
der Vorlesung verbundenen Übungen werden praktische Beispiele
besprochen und die Geräte vorgestellt
Prof. Anna Fischer:
In
diesem
Teil
der
Veranstaltung
wird
die
analytische
Elektronenmikroskopie als wichtige Charakterisierungsmethode
nanostrukturierter Funktionsmaterialien vorgestellt (SEM, (HR)TEM,
EDX).
Studien- und
exams
SL: Die Studienleistung ist durch die Anwesenheit Vorlesung und
Übungen zu erfüllen sowie anhand eines Vortrages zu erbringen. Der
Nachweis der Studienleistung wird von der Modulleitung ans
Die Studierenden melden sich am Veranstaltungsende bei der
Modulverantwortlichen um die Bestätigung über die erbrachte
Studienleistung zu erhalten.
11
Modul/module
Introduction to Sustainable Materials,
especially Functional Materials
Fach/department:
1. und 2. FS
9 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
a. Anorganische Funktionsmaterialien
(Prof. Fischer) 3 ECTS
VL
45 h
45 h
P
3
b. Functional Polymers and Energy
(Prof. Mülhaupt) 1 ECTS
VL
15 h
15 h
P
1
c. Sensorik und Aktorik (Prof. Urban) 3 ECTS
VL
60 h
75 h
P
4
d. Organische Funktionsmaterialien
(Prof. Esser) 2 ECTS
VL
30 h
30 h
P
2
/responsible person
Prof. Fischer
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
a. SS
b. WS
c. WS
d. WS
Sprache/language
Deutsch/Englisch
Voraussetzungen/
requirements
Keine
Lernziele/goals
In diesem Modul sollen den Studierenden breite Kenntnisse über die
Chemie, Struktur und Anwendung von Anorganische und Organische
Funktionsmaterialien vermittelt werden.
Lehrinhalt/contents
a. Anorganische Funktionsmaterialien (Prof. Fischer)
In dieser Veranstaltung soll ein Überblick über das Themengebiet der
anorganischen Funktionsmaterialien – Synthese, Charakterisierung,
Anwendung - vermittelt werden. Es sollen verschiedene Typen an
Funktionsmaterialien vorgestellt werden mit dem Ziel StrukturFunktions-Korrelationen zwischen Zusammensetzung, Kristallinität,
Nanostruktur, Mikrostruktur und finaler Funktion zu identifizieren.
Darüber hinaus sollen Synthesekonzepte eingeführt werden, die es
ermöglichen maßgeschneidert Nanostrukturen zu synthetisieren.
So
sollen
Synthesewege
zu
nanopartikulären
Systemen,
Dünnschichtsystemen und porösen Systemen vorgestellt werden.
Alle eingeführten Konzepte werden an ausgewählten Beispielen im
Bereich der Katalyse- und Energieforschung verdeutlicht.
12
b. Functional polymers and energy (Ringvorlesung)
Die Veranstaltung wird als Ringvorlesung mit wechselnden Dozenten
angeboten und umfasst alle Bereiche, in denen Funktionspolymere bei
der Umwandlung und Einsparung von Energie eine wichtige Rolle
einnehmen. Es werden Themengebiete wie die organische
Photovoltaik,
Polymer-und
biobasierte
Brennstoffzellen,
Thermoelektrik, Superkondensatoren, elektrische Isolierstoffe, und
Polymerbatterien behandelt.
c. Sensorik und Aktorik (Prof. Urban)
Die Vorlesung gibt einen Überblick über Methoden und Technologien
zur Realisierung von Sensoren und Aktuatoren mit dem Fokus auf
Mikrotechnologie. Beginnend mit den Grundlagen der Sensorik werden
bionische Prinzipien und die Sensortheorie basierend auf der
Thermodynamik gegeben.
Die Vorlesung beinhaltet die wichtigsten physikalischen Sensoren zur
Messung von Temperatur, Strahlung, Kraft, Druck, Beschleunigung,
Drehrate.
Weiter
werden
Strömungs-,
magnetische
und
Weg/Winkelsensoren präsentiert. Mit dem wichtigen Kapitel der
Chemo- und Biosensorik wird die Vorlesung komplettiert.
In jedem Kapitel werden elektronische Interfaceschaltungen und
Linearisierungen erläutert mit Schwerpunkt auf industrienaher
technologischer Realisierung und Produktion. Mit Beispielen aus der
Praxis werden die Probleme der Realität den Studenten näher
gebracht.
e.
Organische Funktionsmaterialien (Prof. Esser)
Diese Veranstaltung soll einen Überblick über das Gebiet der
organischen Funktionsmaterialien geben. Ausgewählte Materialien
werden vorgestellt (u.a. konjugierte Oligomere und Polymere,
Kohlenstoffmaterialien, redoxaktive Polymere) und ihre Synthese,
Eigenschaften und Anwendungen (z.B. Photovoltaik, Detektion kleiner
Moleküle, Ladungsspeicherung) diskutiert. Die Veranstaltung soll
einen Einblick gewähren in das Design funktionaler organischer
Materialien
und
in
die
Herstellung
von
Systemen
mit
maßgeschneiderten Eigenschaften. Im besonderen Fokus liegt der
Zusammenhang zwischen der molekularen Struktur von Verbindungen
und ihren Eigenschaften auf molekularer Ebene sowie als
Funktionsmaterial im System der Anwendung.
Studien- und
exams
PL: Der Stoff im Modul wird gewichtet anhand einer schriftlichen
Modulprüfung geprüft. Die Modulnote wird von der Modulleitung ans
13
Modul/module
Praktische Übung
Fach/department:
Institut für Mikrosystemtechnik
1. und 2. FS
6 ECTS CP
a. Sensorik und Aktorik – Praktikum (Prof.
Urban) 2 ECTS
b. Methodenpraktikum (Prof. Wilde) 4 ECTS
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
Üb
32 h
43 h
P
2
Pr
75 h
150 h
P
5
/responsible person
Prof. Wilde
Dozenten/teachers
Die Dozenten der Technischen Fakultät
Turnus/rotation
SWS
a. WS
b. SS
Sprache/language
Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Keine
Lernziele/goals
Die Studierenden sollen praktische Fähigkeiten darin erwerben, Funktionsstrukturen mit Technologien der Mikrostrukturierung herzustellen, zu beeinflussen und zu charakterisieren.
Lehrinhalt/contents
a. Sensorik und Aktorik – Praktikum
Das “Sensoren” Praktikum umfasst drei Experimente, die „hands-on“
Erfahrung vermittelt, um das erlernte, theoretische Wissen aus der
„Sensorik und Aktorik“ Vorlesung zu vertiefen.
Dieses Praktikum ist ein verpflichtender Bestandteil der „Sensorik und
Aktorik” Vorlesung.
b. Methodenpraktikum
In diesem Praktikum werden den Studierenden theoretische sowie
praktische Aspekte von grundlegenden Phänomenen der in der
Mikrosystemtechnik gebräuchlichen Funktionsmaterialien anhand von
selbst durchgeführten Experimenten vermittelt. Der Fokus der
Veranstaltung liegt auf der Anwendung von Funktionsmaterialien als
mikrotechnisches „Device“. Das Praktikum wird als Ringveranstaltung
an unterschiedlichen Lehrstühlen des IMTEK durchgeführt. Das
Spektrum an Versuchen vermittelt Methoden zur Herstellung und
Charakterisierung elektro-mechanischer, bionischer und chemischer
Funktionsmaterialien für Sensorsysteme.
Studien- und
exams
PL: Die in den praktischen Lehrveranstaltungen zu erbringenden
Prüfungsleistungen bestehen jeweils aus einem detaillierten Protokoll
über die durchgeführten praktischen Arbeiten (50%) und jeweils ist
eine mündliche Prüfung über den Praktikumsstoff zu absolvieren
(50%).
Die Modulgesamtnote wird gemäß der ECTS Gewichtung berechnet.
Die Modulnote wird von der Modulleitung ans Prüfungsamt
weitergeleitet.
14
Modul/module
Ergänzungsbereich II
Fach/department:
2. FS
12 ECTS CP
recommened semester:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
Festkörperchemie (3 ECTS)
Elektroanalytische Chemie (1 ECTS)
Werkstofftechnologien (4 ECTS)
Biobrennstoffzelle (3 ECTS)
Physikalische Chemie der Kolloide (4
ECTS)
Anorganische Chemie II (4 ECTS)
Organische Chemie II (5 ECTS)
Physikalische Chemie Ia (9 ECTS)
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
VL
VL
VL + Üb
VL + Üb
VL + Üb
30
15
45
30
60
V+Üb
V+Üb
V+Üb
h
h
h
h
h
45 h
60 h
90 h
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
60 h
P
P
WP
WP
WP
2
1
3
2
4
75 h
120 h
180 h
WP
WP
WP
3
4
9
60 h
15 h
75 h
/responsible person
Studiengangleitung
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
a.–h. SS
Sprache/language
Deutsch/Englisch
Voraussetzungen/
requirements
Aus der oben Genannten Liste für Wahllehrveranstaltungen sind in
Absprache mit der Studiengangleitung mindestens 12 ECTS Punkte zu
erbringen.
Hierbei
muss
sichergestellt
sein,
dass
keine
Veranstaltungen belegt werden, die inhaltlich äquivalent zu
Modulen/Veranstaltungen des Erststudiums sind.
Lernziele/goals
Entsprechend der Definition des Ergänzungsbereichs sind die Lernziele
spezifisch zu sehen:
 Für Studierende mit materialspezifischer Vorbildung der Erwerb
des grundlegenden Verständnisses der Chemie
 Für Studierende mit chemischer Vorbildung der Erwerb des
grundlegenden Verständnisses der Werkstoffwissenschaften
und Mikrotechnologien
Lehrinhalt/contents
a.
Festkörperchemie (Prof. Hillebrecht)
Die Vorlesung beinhaltet grundlegende Struktur- und Bindungskonzepte
für
anorganische
Festkörperverbindungen,
deren
thermodynamische Stabilität und Defektchemie, sowie Methoden zur
Synthese (Festkörperreaktionen) und Einkristallzüchtung Chemische
und elektronische Strukturen werden zu Materialeigenschaften wie
elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Polarisation, magnetische und
optische Eigenschaften in Beziehung gesetzt. Die zugrunde liegenden
physikalischen Phänomene werden kurz erläutert und der Bezug zu
strukturbestimmenden
Parametern
und
Stoffeigenschaften
hergestellt.
15
b.
Elektroanalytische Chemie (Dr. Ratke)
Der Kurs richtet sich an Studierende (M.Sc.) und Promovierende der
Chemie. Er beinhaltet Analysemethoden der Elektrochemie. Neben
grundlegenden theoretischen und praktischen Aspekten der
Elektrochemie
werden die „klassischen“
(u.a. Potentiometrie,
Cyclovoltammetrie, Polarographie) und auch weniger gängige
Methoden (z.B. Rasterelektrochemische Mikroskopie) behandelt.
c.
Werkstofftechnologien
Ausgehend von der Beschreibung des inneren Aufbaus werden auch
die physikalischen, metallurgischen und chemischen Einflüsse hierauf
untersucht. Dazu werden die Prinzipien der Thermodynamik und der
Reaktionskinetik herangezogen. Die wesentlichen betrachteten
Eigenschaften umfassen die Festigkeit, die elektrische und thermische
Leitfähigkeit sowie magnetische Eigenschaften. Darüber hinaus wird
noch ein kurzer Einblick in die elektrochemischen Grundlagen der
Korrosion gegeben.
Die grobe Gliederung:
Einführung
Der Aufbau der Werkstoffe, vom Atom bis zum Bauteil, incl.
Gitterfehler
Thermodynamik und Kinetik von Umwandlungen, einschließlich
Diffusion
Gefüge und Eigenschaften
Eisen- und Stahlwerkstoffe
Nichteisenmetalle
Technische Eigenschaften und Festigkeit
Moderne Fertigungsverfahren
Elektrochemie
d.
Biobrennstoffzelle (Dr. Kerzenmacher)
In der Vorlesung wird eine Einführung in elektrochemische
Energiewandler und speziell in bioelektrochemische Systeme gegeben.
Behandelt werden schwerpunktmäßig die Punkte theoretischer
Hintergrund und Funktions-Prinzipien, Design, Anwendungsbeispiele,
und Methoden zur Charakterisierung.
e.
Physikalische Chemie der Kolloide (Prof. Bartsch)
Übersicht
über
kolloidale
Systeme,
Wechselwirkungen
und
Kolloidstabilität, elektrostatische Stabilisierung und DLVO-Potential,
sterische Stabilisierung und Polymere an Partikeloberflächen,
Phasenverhalten
kolloidaler
Dispersionen,
Einfluss
von
Partikelwechselwirkungen.
f.
Anorganische Chemie II
Die Vorlesung behandelt die Chemie der metallischen Elemente
geordnet nach den Gruppen des Periodensystems. Aufbauend auf die
Veranstaltung a des Moduls AAC im WS werden die dort eingeführten
grundlegenden Prinzipen und Konzepte zur Erklärung von Struktur,
Stabilität und Reaktivität der Verbindungen bei ausgewählten Stoffklassen vertieft sowie Eigenschaften und Bedeutung der jeweiligen
Elemente und deren Verbindungen für die Technik sowie großtechnische Synthesen behandelt.
Das Stoffgebiet umfasst die Chemie der Alkalimetalle, Erdalakalimetalle, Triele (Al, Ga, In, Tl), Tetrele (Si, Ge, Sn, Pb), der schweren
Pentele (As, Sb, Bi), der Lanthanoide und Actinoide sowie der Übergangsmetalle (Gruppen 3-12). Die angewandten und vertieften
Prinzipien und Konzepte beinhalten u. a.: Bändermodell für Halbleiter/Metalle, chemische Bindung in Festkörpern, dichteste
Packungen,
Zintl-Konzept,
Kristallfeldtheorie,
Magnetochemie,
elektronische Übergänge und Spektroskopie.
16
g.
Organische Chemie II:
Anschließend an die OC I Vorlesung werden weitere wichtige
Substanzklassen der Chemie (z. B. Carbonyl-, CarboxylVerbindungen, Zucker und Aminosäuren) eingeführt und erläutert.
h.
Physikalische Chemie Ia
In der Vorlesung werden grundlegende Begriffe wie Eigenschaften von
Gasen, „flüssigen und festen Stoffe“, Aggregatzustände, Phasen, die
Hauptsätze der Thermodynamik, Entropie, freie Energie und freie
Enthalpie,
chemisches
Potential,
chemisches
Gleichgewicht,
Phasengleichgewichte,
osmotischer
Druck,
thermodynamische
Beschreibung realer Mischphasen, Aktivität und Aktivitätskoeffizient,
Dampfdruckdiagramme,
Schmelzdiagramme,
Reaktionskinetik,
Reaktionsordnung und Reaktionsmechanismus, Adsorption und
heterogene Katalyse, Diffusion vermittelt.
Studien- und
exams
PL: Die in den belegten Lehrveranstaltungen zu erbringenden
Prüfungsleistungen
gelten
als
unselbständige
Teile
der
Modulabschlussprüfung für das jeweilige Modul. Die Note der
Modulabschlussprüfung errechnet sich als der nach ECTS-Punkten
gewichtete Durchschnitt der Noten dieser Prüfungsteile. Die jeweiligen
Prüfungsmodalitäten sind von den Dozenten der jeweiligen
Veranstaltung festgelegt.
17
Modul/module
Materialwissenschaften
Fach/department:
Institut für Mikrosystemtechnik
2. FS
3 ECTS CP
Materialwissenschaften (3 ECTS)
Lehrform/
Type
VL
Kontaktzeit/
Workload
contact
45 h
Selbststudium/
Workload
self-study
45 h
P/
WP
SWS
P
3
Prof. Wilde
Dozenten/teachers
Aus Mikrosystemtechnik und Fraunhofer-Instituten
Turnus/rotation
Jedes SS
Sprache/language
Deutsch und Englisch
Voraussetzungen/
requirements
Materialwissenschaftliche Grundvorlesung,
Grundverständnis der Werkstoffwissenschaftlichen Prinzipien
Lernziele/goals
Erwerb von Wissen über die wichtigsten Eigenschaften und Phänomene
der Funktionswerkstoffe. Zusammenhänge zwischen theoretischen
Modellvorstellungen, Herstellverfahren und Charakterisierungsmethoden von Metallen, Keramiken, Polymeren und KompositWerkstoffen sollen verstanden sein und analysiert werden können.
Lehrinhalt/contents
Die Ringvorlesung wird von Lehrstühlen des IMTEK durchgeführt. Das
Ziel der Veranstaltung ist die Vermittlung von Wissen über die
Hauptgruppen von Funktionswerkstoffen, aktuelle Methoden in der
Forschung
zur
Herstellung
und
Charakterisierung
elektromechanischer, bionischer und chemischer Funktionsmaterialien, mit
dem Fokus auf der Anwendung als Sensorsystem. Folgende IMTEKLehrstühle sind an der Veranstaltung beteiligt:
Buse, Karsten, Optische Systeme (Fraunhofer IPM)
Eberl, Christoph, Mikro- und Werkstoffmechanik (Fraunhofer IWM)
Stefan Glunz, Fraunhofer ISE
Hanemann, Thomas, Werkstoffprozesstechnik
Paul, Oliver, Materialien der Mikrosystemtechnik
Reindl, Leonhard, Elektrische Mess- und Prüfverfahren
Müller, Claas, Prozesstechnologie
Rohrbach, Alexander, Bio- und Nanophotonik
Rühe, Jürgen, Chemie und Physik von Grenzflächen
Stieglitz, Thomas, Biomedizinische Mikrotechnik
Urban, Gerald, Sensoren
Wallrabe, Ulrike, Mikroaktorik
Wilde, Jürgen, Aufbau- und Verbindungstechnik
Peter, Konstruktion von Mikrosystemen
Wöllenstein, Jürgen, Gassensoren (Fraunhofer IPM)
Zacharias, Margit, Nanotechnologie
18
Studien- und
exams
SL Die Studienleistung wird anhand einer mündlichen Prüfung geprüft.
19
Modul/module
Methoden und Konzepte
Fach/department:
1. 3. FS
9 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Organische Funktionsmaterialien: vom LCD zu
molekularen Schaltkreisen (2 ECTS)
VL
30 h
Analytik von Mikrosystemen (3 ECTS)
VL
45 h
Angewandte Festkörperchemie (2 ECTS)
VL
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
Wahlpflicht:
Alle Lehrveranstaltungen aus dem
Wahlpflichtbereich und der anderen beiden
Schwerpunktmodule dieses
Masterstudienganges.
Spezialvorlesungen und Praktika entsprechend
der aktuell via LSF angebotenen
Lehrveranstaltungen.
Spezialvorlesungen und Praktika (auch
ausserhalb der Universität Freiburg/Université
de Strasbourg) in Absprache mit dem
Modulverantwortlichen.
Besonderer Hinweis:
Photovoltaische Energiekonversion (3 ECTS)
Biofunctional Materials – for medical
microsystems and healthcare (3 ECTS)
WP
2
45 h
P
2
15 h
30 h
P
1
VL + Üb
45 h
75 h
WP
3
VL
28 h
32 h
P
2
/responsible person
Studiengangleitung
Dozenten/teachers
Diverse Dozenten und Praktikumsleiter
Turnus/rotation
Jedes Semester
Sprache/language
Englisch/Deutsch/International
Voraussetzungen/
requirements
keine
Lernziele/goals
Die Studierenden lernen verschiedene Methoden und Konzeptentwürfe kennen und können verschiedene Messgeräte selbstständig
bedienen und die Ergebnisse auswerten.
Lehrinhalt/contents
Vorbereitung und Einarbeitung in andere Themenbereiche außerhalb
des Curriculums.
Studien- und
exams
SL: in Absprache mit dem Betreuer der Methoden und Konzepte oder
dem Modulverantwortlichen.
Die Obergrenze für Lehrveranstaltungen dieses Moduls ist bei 4 ECTS
Punkten.
20
Sprachkurse können mit max. 4 ECTS Punkten angerechnet werden.
Studienleistungen aus vorherigen M.Sc. Studiengängen können
angerechnet werden.
Verbindliche Vorlesungen:
Angewandte Festkörperchemie
Analytik von Mikrosystemen
Zudem 10 ECTS zur freien Wahl aus den Master Vorlesungen des MSC
für Chemie und der Material und Prozessbezogenen „Concentration
Areas“ seitens des IMTEKs, nach Absprache mit einem Mentor.
Angewandte Festkörperchemie (2 ECTS)
Entsprechend der technischen Verwendung als z.B. Supraleiter,
Magnetika, Thermoelektrika, Magnetokalorika, Dielektrika,
Leuchtstoffe, Halbleiter, Ionenleiter, Hochtemperaturwerkstoffe,
werden die typischen Verbindungsklassen, StrukturEigenschaftsrelationen, Marktvolumina, Verfügbarkeit und
Nachhaltigkeit diskutiert.
Analytik von Mikrosystemen (3 ECTS)
Die Techniken, die in der Vorlesung behandelt werden, sind in drei
Hauptgruppen unterteilt, die Abbildung von Oberflächen (Elektronen
Mikroskopie, Rastersonden Techniken), chemische Analysen (XPS,
SIMS, FTIR) der Erfassung der Zusammensetzung von Oberflächen
und Methoden zur Bestimmung von Schichtdicken (Ellipsometrie, XRR,
Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie). Allgemeine Themen
wie Haftung, Benetzung und Adsorption werden gemeinsam mit den
vorgestellten Techniken behandelt.
Photovoltaische Energiekonversion (3 ECTS)
Neben den physikalischen Grundlagen der Photovoltaik werden
detailliert die Technologien, die zur Herstellung von Solarzellen
benötigt werden, diskutiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der
Silicium-Solarzelle, da derzeit ca. 80% aller Solarzellen aus
kristallinem Silicium hergestellt werden. Ergänzend gibt es Ausblicke
in die Entwicklung neuartiger Solarzellenkonzepte wie Konzentratorphotovoltaik, Dünnschicht-, Polymer- und Farbstoffsolarzellen.
Inhalt:
1. Die Solarzelle als beleuchtete Halbleiterdiode
2. Thermodynamik der idealen Solarzelle, maximale Wirkungsgrade
3. Lichtabsorption in Halbleitern, elektronische Rekombinationen
4. Der p-n-Übergang, Ladungsträgertransportvorgänge in Halbleitern
5. Siliziumsolarzellen auf Waferbasis
6. Material- und Scheibengewinnung für kristalline Si-Solarzellen
7. Dünne kristalline Si-Solarzellen
8. Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium, CIS und CdTe
9. Tandemsolarzellen, monolithische Strukturen aus III/V Materialien
10. Farbstoffsensibilisierte und organische Solarzellen
11. Thermophotovoltaik - Photovoltaische Konversion von IRStrahlung
21
Biofunctional Materials – for medical microsystems and healthcare
(3 ECTS)
Participants will gain deeper insight into the fundamental
biofunctionalization techniques used for medical implants at present as
well as insight into where the research frontier stands within a range
of application fields.
Participants will be able to examine the potential of new technologies
in this field and critically discuss which challenges that have to be met
before technologies are transferred from basic research into clinical
application.
The topics are presented in seminar form and oriented around
examples of existing biomedical applications where tailored materials
functionality is essential e.g. cardiovascular devices, dental implants,
catheters, tissue engineering scaffolds and neural interfaces.
Fundamental knowledge in terminology, as well as the basics of the
biological interaction with implanted surfaces (foreign body response)
will be given in the initial seminars.
The seminars are a combination of traditional lectures (80%) and
discussions (20%). The students are expected to take active part in
the discussions which will be based on homework assignments to be
prepared before the seminar. The preparations will be evaluated in a
combination of oral and written assignments.
For each example application the following questions will be in focus:
The purpose(s) of functionalization for this application.
The most common methods used to accomplish such
functionalization.
Where the field stands in terms of commercialization of such
techniques in relation to where the actual research frontier stands.
Which process considerations that are the most important
within the given field.
Which methods that should be used to evaluate the
functionality.
Furthermore the course addresses suitable techniques for
microfabrication and sterilization related to biofunctional surfaces and
materials.
22
Modul/module
Sustainability
Fach/department:
1. FS und 2. FS
6 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
SWS
a. Sustainable Materials Processing (Prof.
Hiermaier, Fraunhofer Inst.) (2 ECTS)
VL
30 h
30 h
P
2
b. Sustainability (Prof. Lang, Uni Linz) (1 ECTS)
VL
15 h
15 h
P
1
P
2
c. NN (wird noch angekündigt)
/responsible person
Prof. Hiermaier
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
a. WS
b. WS
c. SS
Sprache/language
English/Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
keine
Lernziele/goals
Ability to assess sustainable development concepts in an engineering
framework.
Lehrinhalt/contents
The aim of the lecture is to introduce a framework within which a
student can form critical, independent assessments of “Sustainable
Developments”. With a focus on the role of materials it recognizes the
complexity inherent in discussions of sustainability and shows how to
deal with it in a systematic way. For that purpose the students are
provided with procedures and tools, which allow them to analyze the
financial, natural, human and social factors contributing to sustainable
development. Within that context, the lecture addresses questions
such as “How do we achieve sustainable development? How do we
measure progress in achieving it? What does it mean in engineering
practice? How do materials fit in?” The students will find that there is
no completely “right“ answer to questions of sustainable developmentinstead, there is a thoughtful, well-researched response that
recognizes the conflicting priorities of the environmental, the
economic, the legal and the social aspects of a technological change.
Studien- und
exams
schriftliche Prüfung
23
Modul/module
Vertiefungspraktikum
Fach/department:
3. FS
12 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
Pr
135 h
225 h
P
SWS
9
/responsible person
Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten.
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
Jedes Semester
Sprache/language
Englisch/Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Bestandene Praktika des ersten Studienjahres
Lernziele/goals
Ziel ist die Vertiefung der praktischen und theoretischen Fähigkeiten
zur Durchführung von Untersuchungen auf Feldern mit erhöhtem
wissenschaftlichem Anspruch zur persönlichen Spezialisierung, unter
reduzierter Anleitung und mit begrenztem Umfang. Die zu
erwerbenden Fähigkeiten umfassen die theoretische Durchdringung
des Themas, die Planung eigenen Erkenntnisgewinns und dessen
Auswertung und Darstellung.
Lehrinhalt/contents
Im Vertiefungspraktikum arbeiten die Studierenden schon weitgehend
selbstständig wissenschaftlich auf einem aus den Angeboten der
Fakultäten und Instituten gewählten Gebiet. Sie wenden Methoden zur
Gewinnung forschungsrelevanter Informationen an.
Das
kann
in
Absprache
mit
dem
Fachbereichslehrenden in einer Forschungseinrichtung in der Industrie
oder an einer anderen Universität absolviert werden. In diesem
Praktikum werden auf der Grundlage der bislang erworbenen
Kenntnisse komplexere Sachverhalte vermittelt und in anspruchsvolle,
den
aktuellen
Forschungsthemen
angepasste,
differenzierte
methodische Anwendungen eingeführt. In Hinblick auf das folgende
Forschungspraktikum und die abschließende Master-arbeit wird eine
solide Basis zum selbständigen wissenschaftlichen Arbeiten
geschaffen.
Studien- und
exams
PL: Protokoll, Referat, Kolloquium in Absprache mit dem Mentor und
dem Betreuer der Masterarbeit
24
Modul/module
Forschungspraktikum
Fach/department:
3. FS
12 ECTS CP
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Selbststudium/
Workload
self-study
P/
WP
Pr
135 h
225 h
P
SWS
9
/responsible person
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
Jedes Semester
Sprache/language
Englisch/Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Bestandene Praktika des ersten Studienjahres
Lernziele/goals
Die Studierenden können sich in verschiedene Bereiche der Functional
Materials einarbeiten, wissenschaftliche Texte recherchieren, kritisch
lesen, und verstehen. Die Studierenden können ihr Fachwissen in
neuen und unvertrauten (auch multidisziplinären) Zusammenhängen
auf dem Feld der Funktionsmaterialien auf eigene theoretische und
praktische
Untersuchungen
anwenden.
Sie
können
einen
wissenschaftlichen Text zur ihren Arbeiten und Erkenntnissen
formulieren.
Lehrinhalt/contents
Vorbereitung
und
Einarbeitung in
das
Masterthema.
Das
Forschungspraktikum kann in Absprache mit dem Betreuer der
Masterarbeit in einer Forschungseinrichtung, in der Industrie oder an
einer anderen Universität absolviert werden.
Studien- und
exams
SL: in Absprache mit dem Mentor und dem Betreuer der Masterarbeit.
25
Modul/module
Masterarbeit
Fach/department:
4. FS
30 ECTS CP
Masterarbeit
Lehrform/
Type
Kontaktzeit/
Workload
contact
Pr
800 h
Selbststudium/
Workload
self-study
100
P/
WP
SWS
P
15
/responsible person
Dozenten/teachers
Turnus/rotation
Jedes Semester
Sprache/language
Englisch/Deutsch
Voraussetzungen/
requirements
Bestandene Praktika des ersten Studienjahres und bestandenes
Schwerpunktmodul. Abschluss von Vertiefungs- und
Forschungspraktikum.
Lernziele/goals
Die Studierenden können wissenschaftliche Texte kritisch lesen,
verstehen und formulieren. Die Studierenden können ihr Fachwissen
in neuen und unvertrauten (auch multidisziplinär) Zusammenhängen
im Bereich der Functional Materials anwenden. Sie können weitgehend
selbstständig
moderne
Methoden
einsetzen
und
Versuche/Untersuchungen
aufbauen,
durchführen
und
dokumentieren.
Lehrinhalt/contents
Die Masterarbeit ist eine wissenschaftliche Arbeit, die thematisch,
methodisch und inhaltlich unter Anleitung gestellt wird. Die
Masterarbeit ist aus einem Fachgebiet und sollte einfach gehalten
werden.
Die
Masterarbeit
wird
von
zwei
Referenten betreut. Ein Referent ist betreuender Professor aus der
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und ein weiterer Korreferent.
Die Masterarbeit wird in der Fakultät für Chemie und Pharmazie, an
der Technischen Fakultät oder an einem am Studiengang beteiligten
Fraunhofer-Institut
erstellt.
Ausnahmen
müssen
über
den
Masterprüfungsausschuss genehmigt werden.
Studien- und
exams
PL: schriftliche Masterarbeit in englischer oder deutscher Sprache.
26
2. Anhang
Ansprechpartner:
Studiengangsleiterin Fakultät für Chemie und Pharmazie
Prof. Anna Fischer
anna.fischer@ac.uni-freiburg.de
Studiengangsleiter Fakultät für Chemie und Pharmazie
Prof. Harald Hillebrecht
harald.hillebrecht@ac.uni-freiburg.de
Studiengangsleiter Technische Fakultät
Prof. Jürgen Wilde
juergen.wilde@imtek.uni-freiburg.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter:
Dr. Esther Zarco Pernía
E-Mail: esther.zarco@imtek.de
Studiengangkoordination Chemie
Christina Kress-Metzler
studiengangkoordination@cup.uni-freiburg.de
Studienkoordination Technische Fakultät
Ursula Epe
studienkoordination@tf.uni-freiburg.de
Und alle Dozenten des Studiengangs
27

Modulhandbuch Functional Materials

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